중학교 교과서에 도입된 용해도 측정 실험의 한계점 분석 및 대체 실험 제안
Limit Analysis of Solubility Measurement in Middle School Textbooks and Proposal of Alternate Method
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초록
용해도는 화학에서 중요하게 다루어지는 물질의 고유 성질 중 하나로, 대부분의 중학교 과학 교과서에서 용해도를 정량적으로 측정하거나 비교하는 실험을 제시하고 있다. 그러나 학교 실험실 환경에서 제시된 실험 방법으로 용해도 측정 실험을 하면 문헌값과 오차가 매우 크다. 본 연구에서는 교과서에 제시된 4 가지 용해도 측정법에 대해서 실제 실험을 수행하여 오차 원인을 규명하였다. 주요 오차 원인으로 용기에 의한 용액 온도 감소, 재결정법에서 냉각 과정에서 과포화 현상, 고체 용질에 대한 육안 관찰의 한계, 가열 과정에서 용매 증발로 인한 용해도 변화가 용해도 측정에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 같은 요인을 최소화할 수 있는 실험 방법을 고안하였고, 학교 실험실 환경에서 측정한 질산 칼륨과 염화 나트륨의 용해도 값이 문헌값과 매우 근사함을 확인하였다.
Abstract
Solubility is one of important concepts in chemistry, and most textbooks of middle school introduce experiments that quantitatively measure or compare solubility. However, the experimental methods cause large experimental errors compared with the literature. This study identified the orgins of experimental errors by performing solubility measurements based on 4 methods introduced in the textbooks. The main origins include the temperature decrease of solution by apparatus, super-saturation in the cooling process in the recrystalization method, limit of sight measurement of solid solute, and concentration change caused by solvent evaporation during heating process. An experimental method that minimizes these factors was devised, which allowed solubility measurements of potasium nitrate and sodium chloride close to literature values.
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